COVID обострил необходимость в инструментах ранней диагностики заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем. Логика простая: чем раньше мы распознаем инфекцию, тем быстрее сможем позаботиться о своем здоровье и обезопасить окружающих.
Команда новосибирских ученых разрабатывают анализатор дыхания на основе терагерцового излучения.
Технология поможет идентифицировать химические и биологические биомаркеры в дыхании человека, включая белки, связанные с вирусами.
Координатор проекта Олег Камешков, аспирант физического факультета НГУ, более пяти лет работает в области терагерцовой оптики и занимается моделированием физических систем. Устройство, которое разрабатывает команда Олега, — быстрый, точный и экономичный способ контролировать здоровье населения.
Преимущества технологии
Более тысячи летучих органических соединений (ЛОС) и респираторных аэрозолей-метаболитов можно обнаружить при исследовании выдыхаемого воздуха. И те и другие являются индикатором наличия в организме патогенных бактерий и вирусов. Терагерцовое излучение может сделать их богатым источником информации о состоянии здоровья благодаря идентификации химических и биологических биомаркеров в дыхании человека.
“Процесс можно представить в виде морской волны. У нее есть точки подъема и провала, где один цикл перехода провала в подъем во время распространения волны измеряется в герцах. Один килогерц — это тысяча циклов в секунду, а один терагерц — это триллион циклов в секунду. Белки и генетический материал вирусов, такой как ДНК и РНК, имеют особую реакцию на электромагнитные волны именно терагерцовой частоты. Однако белки очень маленькие, поэтому для их распознавания мы используем сенсор. Настраивая сенсор на определенные частоты, наш анализатор может усиливать сигнал от патогена и сигнализировать о его присутствии” — пояснил Олег.
Стандартные биохимические тесты на вирусные инфекции, например, ПЦР имеют целый ряд ограничений. Основными недостатками является то, что они требуют квалифицированных специалистов для забора мазка и анализа в лаборатории, а результат приходится ждать несколько часов.Технология Terabreath не требует дорогостоящих химических реактивов, квалифицированных специалистов и лабораторных помещений. — результат не подвержен внешним факторам, и пациент сможет получить его в течение нескольких минут.
Представленные на рынке устройства с аналогичной технологией сконцентрированы на анализе метаболитов, изменение концентрации которых не является однозначным биомаркером заболевания. Это затрудняет использования таких анализаторов в медицинских целях.
На данный момент команда Олега совместно с Институтом ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН уже создала первые прототипы сенсоров и находится на стадии тестирования.
В планах на ближайшие полгода: доработка сенсорных технологий и получение дополнительного финансирования для расширения команды.